Procesamiento_de_crema_y_mantequilla.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA MAESTRIA EN PROCESAMIENTO DE ALIMENTOS

MODULO VI: PROCESAMIENTO DE LECHE, GRASAS Y ACEITES PROCESAMIENTO DE CREMA Y MANTEQUILLA

Ing. Carlos Soza

Lic. Elena Manzanares

JULIO 2015

MANAGUA, NICARAGUA

Ing. Heidi Granados

TRABAJO FINAL MODULO VI. GRUPO 3: PROCESAMIENTO DE CREMA Y MANTEQUILLA

TABLA DE CONTENIDO I.

INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 1

II.

OBJETIVOS ...................................................................................................... 3 2.1. Objetivo General ............................................................................................. 3 Elaborar el procesamiento de la crema y la mantequilla desde la materia prima inicial hasta el producto terminado. .......................................................... 3 2.2. Objetivos Específicos..................................................................................... 3

III.

MARCO DE REFERENCIA .............................................................................. 4

3.1. Definición Técnica de los Productos.......................................................... 4 3.1.1.

Características Organolépticas de la Crema y la Mantequilla .............. 6

3.1.2.

Parámetros de calidad ............................................................................. 7

3.1.3.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CONSUMO DE CREMA Y

MANTEQUILLA .................................................................................................... 10 3.2. Descripción del Proceso Productivo ........................................................ 12 3.2.1.

Materia Prima en la elaboración del Producto. .................................... 12

3.2.2.

Etapas de Elaboración de la crema y mantequilla .............................. 12

3.2.2.1. 3.2.3.

Parámetros de Control (Puntos Críticos).......................................... 18 Equipos ................................................................................................... 19

MINI-LECHERIA Leche LECHE CRUDA LECHE ... ............................................ 38 3.2.4.

Servicios Auxiliares. .............................................................................. 24

3.3. Balance de Materiales ................................................................................ 28 3.4. Presentación del Producto ........................................................................ 33 IV.

CONCLUSIONES............................................................................................ 35

V.

BIBLIOGRAFÍA............................................................................................... 36

Página i

TRABAJO FINAL MODULO VI. GRUPO 3: PROCESAMIENTO DE CREMA Y MANTEQUILLA

Índice de Tablas Tabla 1. Contenido De Grasa Láctea De Las Cremas (Natas) Y Cremas (Natas) Ácidas. ........................................................................................................................ 7 Tabla 2. Características Físico Y Químicas Mantequilla. ............................................ 8 Tabla 3. Características Microbiológicas Mantequilla. ................................................. 8 Tabla 4. Nombre Del Aditivo Alimentario Mantequilla. ................................................ 9 Tabla 5. Contaminantes Metálicos Mantequilla. .......................................................... 9 Tabla 6 . Aportes Nutricionales Basados En 100g De Nata Montada ....................... 10 Tabla 7. Aportes Nutricionales Basados En 100 Gramos De Nata Liquida ............... 10 Tabla 8. Aportes Nutricionales Basados En 100g De Mantequilla ............................ 10 Tabla 9. Parámetros Que Debe Cumplir El Efluente De Las Industrias Lácteas ....... 27 Índice de Ilustraciones

Ilustración 1. Fases del Batido de la Nata .................................................................. 6 Ilustración 2. Diagrama de Flujo de elaboración de crema o nata............................ 13 Ilustración 3. Esquema del proceso de elaboración de mantequilla, usando nata previamente pasteurizada. ........................................................................................ 14 Ilustración 4. Diagrama de flujo Elaboración de Mantequilla ..................................... 17 Ilustración 5. Máquina continúa de elaboración de Mantequilla ................................ 20 Ilustración 6. Tanques de enfriamiento para leche .................................................... 20 Ilustración 7. Desnatadora centrifuga automática ..................................................... 21 Ilustración 8. Batidora rotativa ................................................................................... 22 Ilustración 9. Pasteurizador de placas compacto a vapor ......................................... 22 Ilustración 10. Empacadora de mantequilla............................................................... 23 Ilustración 11. Caldera Pirotubular y sus partes ........................................................ 25 Ilustración 12. Sistema de Ablandamiento de Agua .................................................. 25 Ilustración 13. Banco de Hielo para industria Láctea ................................................ 26

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I.

INTRODUCCIÓN

La leche es una sustancia liquida de color blanca que segregan las

glándulas

mamarias de las hembras de los mamíferos para alimentar sus crías la cual está constituida por caseína, lactosa, sales inorgánicas, glóbulos de grasas suspendidos y otras sustancias. La leche es la base de numerosos producto lácteos como son: la mantequilla, el queso, yogur, helados, quesillos entre otros, debido a que estos productos brindan un gran valor nutritivo en la alimentación humana y por esto la leche es empleada frecuentemente en las industrias agroalimentarias para la producción de estos mismo productos.

Este trabajo de curso comprenderá dos productos en específico, la crema y la mantequilla productos que son consumidos ocasionalmente por la población. Se estudiarán los balances y procesos con fundamentos teóricos en cada una de las etapas para ver el rendimiento y la efectividad de los equipos que se elijan dependiendo del flujo másico a trabajar, tomando como punto de entrada la nata o crema para montar como materia prima inicial.

La crema o nata de leche, es el resultado de concentrar la materia grasa de la leche cruda, y se obtiene ya sea por la separación espontánea o por la centrifugación de la leche. En la crema se mantiene el glóbulo graso en buen estado; esto permite que, luego de su procesamiento y envasado, el producto pueda ser batido. (1) La mantequilla es un derivado lácteo, que tiene importancia como alimento por la grasa que contiene, nutricionalmente esta grasa es importante porque transmite las vitaminas liposolubles de la leche como son la Vitamina A, D y E principalmente, en cuanto a su valor energético es equivalente al de otras grasas y aceites. (2)

La producción de mantequilla se remonta a los inicios del proceso de transformación de la leche. La nata se separaba en forma natural y la mantequilla se elaboraba en forma manual en mantequeras de madera.

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Con la introducción de la pasteurización y la utilización de cultivos bacterianos se logró obtener un producto de propiedades sensoriales particulares libre de microorganismos y de enzimas responsables de deterioro.

En Nicaragua según un estudio de mercado sobre la producción de derivados lácteos se estiman consumos anuales por hogar de 168 libras y 197 libras respectivamente para productos como la crema, siendo de mayor preferencia la crema dulce (62,8%) y su consumo se manifiesta de forma semanal y ocasionalmente, el 90% de los hogares consumen crema.

En términos generales, en el mercado nicaragüense de productos lácteos, y especialmente los de producción artesanal, no hay un enfoque cuidadoso sobre la presentación de los productos. Se pudo detectar que la gran mayoría de productos lácteos que se ofrecen en el mercado nacional no guardan una adecuada estrategia sobre marca, empaque y etiquetado, deteriorando de esta manera su imagen de calidad ante los consumidores.

Algunos de los productos lácteos, particularmente los de origen nacional y artesanal, se ofertan sin marca alguna, con inadecuados empaque que no garantizan la higiene, protección y el manejo adecuado del producto; así mismo muchos de los productos lácteos no muestran etiqueta alguna que los identifique y si la muestran estas están mal diseñadas y mal pegadas al empaque. Para el caso de los productos lácteos importados estos si muestran una adecuada estrategia de marca, empaque y etiquetado y comercialización como lo es el caso de la mantequilla.

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II.

OBJETIVOS

2.1. Objetivo General Elaborar el procesamiento de la crema y la mantequilla desde la materia prima inicial hasta el producto terminado. 2.2. Objetivos Específicos 

Describir el Proceso Productivo y la materia prima utilizada para la elaboración de Crema y Mantequilla.



Identificar los parámetros de control en el proceso de elaboración de Crema y Mantequilla.



Realizar el balance de materiales para el proceso de elaboración de Crema y Mantequilla.



Hacer un programa en Excel donde se demuestren los balances de materiales para obtener un dato convincente de entrada - salida de materia prima producto terminado.

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III.

MARCO DE REFERENCIA

3.1. Definición Técnica de los Productos 

Nata (Crema)

La Norma Técnica Obligatoria Nicaragüense (NTON 03 047 – 04) de Natas (Cremas) y Natas (Cremas) Preparadas, define este producto como: Nata (crema) es el producto lácteo fluido, comparativamente rico en grasas, en forma de una emulsión de grasa en leche desnatada (descremada), que es obtenida por la separación física de la leche. (3) Crema es la parte especialmente rica en grasa de la leche obtenida por descremado natural o por centrifugación de la leche entera. El uso de la crema es diverso, pero su mayor utilidad es como alimento natural del hombre y, tratada en forma especial como materia prima en la elaboración de mantequilla. Tipos de nata: Por su proceso de obtención • Nata ácida (también llamada nata fermentada), es la que se produce de manera espontánea. • Nata dulce, es la obtenida a partir de un proceso de centrifugación en desnatadoras. Por su composición Según el contenido graso, expresado en porcentaje de materia grasa respecto al peso del producto final, la nata se clasifica en: • Doble nata (>50% en materia grasa). • Nata (con un mínimo del 30% y menos del 50% de materia grasa). • Nata delgada o ligera (con un mínimo del 12% y menos del 30% de materia grasa). (4)

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Por incorporaciones en la fabricación: • Nata batida o montada que va adicionada de aire o gases inocuos con objeto de formar una solución estable. Contiene, además, azúcar y otros aditivos (entre ellos, estabilizantes),

y

puede

ser

adicionada

de

leche

en

polvo

desnatada

(aproximadamente un 2%) para aumentar la consistencia de la nata tras la formación de espuma. La principal característica de la nata montada es su estabilidad. • Nata para batir o montar. Para garantizar su larga duración y destrucción de microorganismos patógenos, este tipo de nata suele someterse a un tratamiento UHT, y después mantenerse en condiciones de refrigeración adecuadas para favorecer el montado y estabilidad posterior del producto. 

Mantequilla

La Norma Técnica Obligatoria Nicaragüense (NTON 03 052 – 04) define por mantequilla el producto graso derivado exclusivamente de la leche y/o de productos obtenidos de la leche, principalmente en forma de emulsión del tipo agua en aceite. (5). Es el producto lácteo obtenido a partir de la nata de la leche mediante el batido de la misma. El componente principal de la mantequilla es la grasa (80-82%) y la cantidad máxima de agua es del 16 %. Otros componentes son proteínas lácteas (1.2%). El contenido en sal no supera el 2%. (6) El batido de la nata provoca la inversión de fases de tal modo que se pasa de una emulsión de ¨grasa en agua¨ a la emulsión ¨agua en grasa¨. Se obtienen así dos fases: la fase grasa en forma de granos de arroz, y la fase acuosa, denominada suero o mazada. El batido suave o amasado de la fase grasa da lugar a una masa que es la mantequilla propiamente dicha. (2) Ver Ilustración 1.

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Ilustración 1. Fases del Batido de la Nata

Tipos de Mantequilla Existen dos tipos de mantequilla: mantequilla de nata dulce y mantequilla de nata ácida. Esta última se obtiene por acidificación de la nata llevada a cabo por cultivos iniciadores constituidos por bacterias lácticas. Por el contenido en sal: * Mantequilla dulce o semi-salada: < 5% de cloruro sódico * Mantequilla salada: 5-10% de cloruro sódico Por la especie animal de procedencia de la leche: * Mantequilla de vaca * Mantequilla de oveja * Mantequilla de cabra * Mantequilla de búfala 3.1.1.

Características Organolépticas de la Crema y la Mantequilla

El sabor de estos derivados lácteos depende sobre todo de la proporción y composición natural de la grasa de la leche y el olor depende fundamentalmente de los fenómenos bioquímicos de maduración que se desarrollan en el curso del proceso de fabricación. Los principales responsables del aroma de los productos lácteos, son el acetaldehído, etanol, acetona, diacetílo y acetoína. Dependiendo el tipo de crema que se elabore sus características organolépticas pueden variar como su sabor y olor, esta puede ser dulce o ácida, de color blanca con tendencia a amarillenta dependiendo el contenido de grasa. La consistencia es líquida a temperatura ambiente y esta se solidifica al disminuir la temperatura. El color de la mantequilla puede ser desde amarillo paja hasta amarillo brillante. La consistencia debe ser firme, homogénea y untable a 293 K (20ºC). Respecto del sabor y aroma típicos de la mantequilla, estos derivan principalmente del compuesto diacetílo, que se forma por la fermentación bacteriana de los citratos Página 6

de la leche. El aroma de la mantequilla es atribuible a un equilibrio entre los ácidos orgánicos y productos volátiles que se producen como metabolitos durante la fermentación. La fermentación y el desarrollo de este aroma se deben a la acción que realizan dos tipos de bacterias: las bacterias productoras de ácido las que corresponden a cepas de Lactococcus Lactis ssp.cremoris que fermentan la lactosa produciendo ácido láctico, ácido acético, ácido propiónico, ácido fórmico, ácido pirúvico y acetaldehído, etanol y dióxido de carbono, y las bacterias productoras de aroma las que corresponden a cepas de Lactococcus Lactis ssp.biovas diacetilactis. Estas bacterias fermentan el ácido cítrico y producen diacetilo (2,3 – butanodiona) que es el componente característico del aroma de la mantequilla. 3.1.2.

Parámetros de calidad

La crema usada para mantequilla puede ser fresca pH 6,6 o fermentada pH 4,6 aproximadamente. Esta nata debe ser de buena calidad bacteriológica y libre de defectos de sabor o aroma. La nata que contiene antibióticos o desinfectantes no es apropiada para la fabricación de mantequillas acidificadas. Es importante considerar que el predominio de algún tipo de microorganismo en la crema está directamente relacionado con la temperatura bajo la cual la crema ha sido

almacenada o

mantenida; por ejemplo, una crema almacenada a 21,1 º C presentará un mayor número de microorganismos acidificadores, pero si la temperatura es mucho más alta, habrá más microorganismos putrefactores que acidificadores, no hay ningún método que permita recuperar la calidad de la crema. (7) Según el Reglamento Técnico Centroamericano

(NTON 03 101 - 14/ RTCA

67.04.71:14) la crema o nata debe contener de grasa láctea los siguientes porcentajes mostrados en la tabla 1: Tabla 1. Contenido de grasa láctea de las cremas (natas) y cremas (natas) ácidas.

Tipo Crema (nata), natilla Crema (nata) para batir y crema (nata) batida Crema (nata) para batir rica en grasa y crema (nata) batida rica en grasa Crema (nata) doble, natilla doble



≥ Grasa (% m/m) 18 28 35 45

Materia prima Leche y sólidos lácteos



Ingredientes permitidos Página 7

a) Sólidos lácteos no grasos: máximo 2 %. b) Caseinato: máximo 0,1 %. c) Suero lácteo en polvo: máximo 1 %. d) Cultivos de microorganismos inocuos (para crema acidificada o fermentada). e) Los productos derivados exclusivamente de la leche o el suero que contienen el 35 % (m/m) o más de proteínas lácteas de cualquier tipo. Estos podrán utilizarse con la misma función que los espesantes y estabilizantes, siempre y cuando se agreguen en cantidades funcionalmente necesarias que no superen 2%, considerándolos globalmente junto con los estabilizantes y espesantes autorizados como aditivos. f) Almidones y gelatinas. Pueden ser utilizados con la misma función que los estabilizantes,

siempre

y

cuando

se

agreguen

solamente

en

cantidades

funcionalmente necesarias tal como lo establecen las buenas prácticas de manufactura (BPM), tomando en cuenta cualquier uso de estabilizantes y espesantes autorizados como aditivos. g) Condimentos o especias, hierbas, vegetales y frutas, frescos o procesados y otros alimentos permitidos. h) Cloruro de sodio u otras sales de grado alimentario. i) Adicionalmente, para la elaboración de crema (nata) reconstituida o recombinada se permite el uso de mantequilla, productos de grasa láctea, leche en polvo, crema (nata) en polvo, y agua potable. (8)

Según la Norma técnica Obligatoria Nicaragüense (NTON 03 052-04) establece parámetros físicos, químicos y microbiológicos para elaborar mantequilla los cuales están recitados a continuación: Tabla 2. CARACTERÍSTICAS FÍSICO Y QUÍMICAS MANTEQUILLA.

Contenido mínimo de materia grasa Contenido máximo de agua Contenido máximo de extracto seco magro de la leche Cloruro de sodio (sal de calidad alimentaría)

80% m/m 16% m/m 2% m/m 2% m/m

Tabla 3. Características Microbiológicas Mantequilla.

Microorganismos Coliformes Totales Staphylococcus aureus

Límite máximo 10 UFC/g < 100 UFC/g Página 8

ADITIVOS ALIMENTARIOS Sólo podrán utilizarse los aditivos alimentarios que se indican a continuación, y únicamente en las dosis establecidas. Tabla 4. Nombre del aditivo alimentario Mantequilla.

N o . SIN 160ª(i) 160ª(ii) 160b

Colores ß-caroteno (sintético) Carotenos (extracto naturales) Extracto de bija

Dosis máxima 25 mg/kg 600 mg/kg 20 mg/kg (referido a bixina/norbixina) 35 mg/kg

160e 160f N o . SIN 339

ß-apo-carotenal Ester metilico o etilico del acido ß-apo-8’carotenoico 35 mg/kg Reguladores de la acidez Dosis máxima Fosfato de sodio 2 g/kg

500(i)

Carbonato de sodio

500(ii)

Bicarbonato de sodio

524

Hidróxido de sodio

526

Hidróxido de calcio

Limitada por las BPF

CONTAMINANTES Metales Pesados Los productos regulados por la presente Norma deberán ajustarse a los niveles máximos establecidos por la Comisión del Codex Alimentarius. En particular, se aplicará el siguiente nivel máximo: Tabla 5. Contaminantes Metálicos Mantequilla.

Metal

Nivel máximo

Plomo

0,05 mg/kg

Residuos De Plaguicidas. Los productos regulados por la presente Norma deberán ajustarse a los límites máximos para residuos establecidos por la Comisión del Codex Alimentarius.

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3.1.3.

VENTAJAS

Y

DESVENTAJAS

DEL

CONSUMO

DE

CREMA

Y

MANTEQUILLA CREMA o NATA La nata es una gran fuente de vitamina A y también posee vitamina D, potasio y calcio, aunque este último en menores proporciones que en la leche. Por todo esto, la nata, a diferencia de la leche, el yogur o los quesos, concentra mucha más grasa y calorías. Se puede observar en las tablas 6 y 7. Tabla 6 . Aportes Nutricionales basados en 100g de nata montada

Calorías:

308 Kcal

Hidratos de carbono:

3.2 gr

Proteínas:

2.3 gr

Valor energético:

1441 kj / 344 Kcal

Grasas: 31.7 gr Tabla 7. Aportes Nutricionales basados en 100 gramos de nata liquida Hidratos de carbono:

3%

Materia grasa:

35%



Proteínas: 

2%

Ventajas Destaca su aporte en vitamina A, que supera unas seis veces, e incluso más, el contenido de la leche entera de la que procede. Igualmente aunque en menor proporción, también es rica en vitamina D. Respecto a su aporte mineral, destaca su contenido en calcio, aunque en cantidades inferiores a la leche de partida. Desventajas: El consumo excesivo es una de las mayores causas de enfermedades tanto cardiovasculares como embolias o arteriosclerosis, dislipemias por el consumo excesivo de grasa saturadas (colesterol y triglicéridos) MANTEQUILLA La cantidad de los nutrientes de la mantequilla se muestran en la tabla 8. Tabla 8. Aportes nutricionales basados en 100g de Mantequilla

Calorías

897 kcal.

Proteínas

Grasa

99,50 g.

Vitamina A

0,25 g. 884 ug.

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Colesterol

286 mg.

Vitamina C

0,00 mg.

Sodio

750 mg.

Vitamina B12

0,00 ug.

Carbohidratos

0,00 g.

Calcio

15 mg.

0 g.

Hierro

0,20 mg.

Vitamina B

30,09 mg.

Fibra Azúcares

0,00 g.

Ventajas: La abundancia de yodo que se puede encontrar en este alimento, es beneficiosa para nuestro metabolismo, regulando nuestro nivel de energía y el correcto funcionamiento de las células. Además, el yodo de la mantequilla, ayuda a cuidarnos por dentro, regulando nuestro colesterol. Al ser un alimento rico en yodo, también ayuda a procesar los hidratos de carbono, fortalecer el cabello, la piel y las uñas. (9) Al tener mucha vitamina A o niacina, la mantequilla previene enfermedades en los ojos, fortalece el sistema inmunitario y tiene propiedades anticancerosas. También por su alto contenido de vitamina A, este alimento también favorece el buen estado de la piel y de las mucosas. Desventajas Contiene dos ingredientes que elevan el colesterol: Colesterol dietético y grasas saturadas, el exceso del consumo aumentan el colesterol.

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3.2. Descripción del Proceso Productivo 3.2.1. Materia Prima en la elaboración del Producto. Materias Primas. Leche y/o productos obtenidos de la leche Ingredientes Autorizados. Son lo permitidos por el Reglamento Tecnico Centroamericano

(NTON 03 101 - 14/ RTCA 67.04.71:14) anteriormente

mencionados en los parámetros de calidad. 3.2.2. Etapas de Elaboración de la crema y mantequilla CREMA Las etapas de elaboración de la crema como se aprecian en la ilustración 2. Consisten básicamente en las siguientes operaciones:  Recepción y descarga de la leche cruda. Condiciones de Temperatura máximo 4°C.  Desnatado (frio o caliente). Se da mediante el proceso de centrifugación donde se separa la grasa de la leche. T° desnatado en caliente 62-64°C.  Estandarización: Consiste en regular el nivel graso de la crema, normalmente la crema es obtenida con un nivel de grasa mayor al establecido para el proceso, la crema debe ser normalizada de 10 a 18% de grasa. La crema se normaliza generalmente con leche descremada.

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Recepción de Leche Cruda Temperatura máxima 4ºC

PC: Análisis físico , químico y microbiológico.

Higienización y Desnatado T° desnatado en caliente 62-64°C.

Impurezas sólidas

Nata para Montar 40% grasa

Leche desnatada Aprox. 0.05 grasa

Estandarizacion de la materia grasa

Nata o crema dulce Contenido graso 10 - 18%

Homogenización

Pasteurización Temperatura de 85-95°C, Tiempo 15-20 s.

PCC: Temperatura y tiempo

Enfriamiento 5ºC

Tanque de Almacenamiento

Envasado Crema Dulce Producto Final

PC: Temperatura

PCC: Roturas

Ilustración 2. Diagrama de Flujo de elaboración de crema o nata

PC: Puntos de Control PCC: Puntos críticos de control

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 Homogenización: se somete la crema a presiones elevadas para romper los glóbulos de grasa y disminuir el diámetro de estos para que sean mas uniformes e incrementar la superficie de contacto para que no se agrupen y puedan flotar a la superficie.  Pasteurización: Temperatura de 85-95°C, o incluso más y normalmente sin tiempo de mantenimiento. Tiempo 15-20 segundos.  Enfriamiento: Temperatura 5°C  Envasado y Almacenamiento.

MANTEQUILLA Es un proceso discontinuo que consta de cuatro etapas básicas: concentración de la grasa de la leche, cristalización de la fase grasa (maduración física y biológica), desestabilización de la emulsión de grasa en agua (batido) y obtención de una emulsión plástica de agua en grasa (amasado y plastificación).

A continuación se describen las etapas del proceso. Ver ilustración 3 y 4.

Ilustración 3. Esquema del proceso de elaboración de mantequilla, usando nata previamente pasteurizada.

 Recepción de Crema o Nata: La crema es la materia prima para la obtención de la mantequilla, el nivel graso de la crema debe ser de 35 a 40%.

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 Pasteurización: La pasteurización de la nata se realiza con el objeto de destruir los gérmenes patógenos, así como destruir enzimas como las peroxidasas y lipasas que son perjudiciales para la conservación de las grasas. Se efectúa a temperaturas superiores a 85°C, normalmente a 90 °C por 20 minutos.  Maduración De La Crema (opcional). Uso de fermentos lácticos en la maduración de las cremas. En este proceso ocurre la cristalización.  Enfriado: En relación con los procesos de refrigeración, la cristalización de la grasa en invierno comienza a los 25ºC, por el contrario la grasa en verano no empieza a cristalizar hasta que se alcancen los 10ºC, observamos por tanto que a temperaturas entre 10-20ºC grasas ya solidificadas (cristalizadas).  Batido: Tiene por objeto transformar la nata (emulsión de grasa en agua) en mantequilla (emulsión de agua en grasa). La crema es agitada violentamente con el objetivo de romper los glóbulos de grasa y provocar la coalescencia de la grasa y la formación granos de mantequilla. La nata se divide en dos fracciones: los granos de mantequilla y la mazada, que pasan a la sección de separación o primer amasado.  Desuerado: La fase acuosa (suero de mantequilla o mazada) se separa. En los granos de mantequilla la cantidad de agua no debe superar el 14%. Antiguamente se realizaba un lavado de los granos para eliminar cualquier contenido residual de mazada o de sólidos lácteos, pero actualmente esta práctica ya no se realiza. Simplemente, los granos de mantequilla pasan a través de un canal cónico y de una placa perforada (sección de secado y exprimido), donde se eliminan los restos de mazada aún retenida en la mantequilla.  Amasado: El amasado tiene lugar cuando se ha drenado la mazada. Los granos de mantequilla se prensan y exprimen para eliminar la humedad existente entre ellos. La mantequilla acabada debe ser seca, es decir, la fase acuosa debe estar muy finamente dispersa ¨no visible al ojo¨. Se busca una masa uniforme, gracias al desvanecimiento de grumos.

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 k) Envasado: Una vez terminado el amasado, la mantequilla se envía a las máquinas empastilladoras (envasadoras). Materiales resistentes a las grasas e impermeables a la luz.  l) Almacenamiento: Con objeto de mantener su consistencia y apariencia, la mantequilla se debe almacenar en cámaras frigoríficas, tras la operación de envasado, y mantenerse a +5oC.

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Nata para Montar 40% grasa

Pasteurización Temperatura de 85-95°C, Tiempo 20 min.

PCC: Temperatura y tiempo

Enfriado Temperatura 10ºC

PC: pH de la crema y temperatura de la crema

Batido y Desuerado

Mazada

Granos de Mantequilla

Salado (opcinal)

Amasado

PC: Humedad y verificar homogeneidad de la mezcla

Envasado

PC: Verificar empaquetado

Almacenado Mantequilla 80% grasa Producto Final

PCC: Temperatura

Ilustración 4. Diagrama de flujo Elaboración de Mantequilla

PC: Puntos de Control PCC: Puntos críticos de control

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3.2.2.1. -

Parámetros de Control (Puntos Críticos)

Recepción de la leche y nata:

El control debe hacerse diariamente sobre los puntos siguientes: a) control fisicoquímico: verificar pH y prueba de alcohol para comprobar si la leche se encuentra en buen estado; b) control bacteriológico. El control bacteriológico comprende: recuento total de bacterias; recuento de levaduras y hongos; determinación de coliformes, además se puede realizar el control organoléptico de la mantequilla con la regularidad que se estime conveniente.  Pasteurización: Se debe comprobar las condiciones del equipo y controlar la temperatura de la nata durante el tratamiento y después del enfriamiento. •Examen de los registros de temperaturas. •Prueba de fosfatasa y peroxidasa. Control automatizado de la verificación de la temperatura de pasteurización. Examen de los registros de la planta PCC:  Batido -

Antes de iniciar con el batido, es importante verificar el pH de la crema después de la maduración. En ese sentido, la nata ha alcanzado el punto para batir cuando el pH se encuentra en el rango de de 4.9 a 5.1. Aunque se tienen dos rangos de pH que determinan el porcentaje de suero de mantequilla, es importante verificar este parámetro pues dependiendo de él, pueden darse defectos en la mantequilla. Los rangos son: para pH entre 4.65 – 4.9 se tiene un volumen de suero de mantequilla del 15 al 25% y para rangos de pH de 5.0 – 5.3 se tienen volúmenes de suero de mantequilla en proporción de 26 al 40%.

-

Otro aspecto importante de verificar es la temperatura de la crema antes del batido pues de esta depende en gran parte, el grado de cristalización de la mantequilla. Al respecto, Almanza (1995) afirma que la temperatura ideal de la crema para el batido se encuentra entre 8 y 14ºC. El tanque de batido debe enfriarse para que no transmita calor a su contenido. Además es importante determinar la cantidad de crema que debe contener la batidora de mantequilla; la cual depende del contenido graso de la crema que generalmente es de Página 18

40%. Al respecto, se tiene que el volumen de crema depositado en la batidora no sobrepasa el 50% de su capacidad; así queda garantizada la mezcla homogénea de la crema durante el batido. Amasado: -

Mantequilla debe presentar una textura correcta y homogénea, sin agua libre.

-

Debe cumplir con la normativa legal sobre el contenido de humedad.

-

Se debe agregar la concentración de NaCl y su perfecta distribución.

-

Se debe evitar el crecimiento de microorganismos. (10)

Almacenamiento y envasado -

Se debe almacenar a la temperatura correcta. El empaque da presentación comercial y protege al producto de posibles contaminaciones. Es así que la calidad del material de empaque es importante pues dependiendo de la calidad de este se asegura la conservación del producto. En ese sentido, se recomienda utilizar papel aluminio con el fin de evitar la rancidez de la mantequilla producida principalmente por al exposición del producto a los rayos de la luz. (10)

3.2.3. Equipos Máquina de Proceso Continuo para mantequilla es una máquina muy compacta que puede manejar a la vez dulce y crema agria. La salida es alta y por lo tanto es más productivo y económico que los métodos de proceso por lotes convencionales. La característica más importante de esta máquina es que la salida es continua a diferencia de otros métodos convencionales. Todas las piezas de contacto en la máquina son de acero inoxidable de alta calidad, lo que garantiza condiciones de trabajo higiénicas. Servicio Requerido: Pasado. El agua refrigerada: 3000 LPH en 1,5 grados. C Agua de lavado: 2.500 LPH en 5 grados. C Vapor de limpieza: A los 40 kg / h en 1.5 Kg / cm2

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Ilustración 5. Máquina continúa de elaboración de Mantequilla

Capacidad: 800 kg / hora y 400 kg / h Ventajas de Máquina continúa de elaboración de Mantequilla: La operación continua asegura una calidad uniforme en condiciones higiénicas. La producción de la crema agria y la mantequilla crema dulce sin conversión de la maquinaria. Todas las piezas de contacto en acero cromado resistente níquel / óxido. (11) Tanques de Enfriamiento y Almacenamiento:

Ilustración 6. Tanques de enfriamiento para leche

Tanques de enfriamiento para leche.- en acero inoxidable tipo americano desde 500 litros a 10,000 litros (horizontal y vertical). Sistema de enfriamiento con compresor

hermético con gas.

Desnatadora

hermética:

la

(12) leche

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completa es dirigida por una bomba hasta el centro del bol, donde la velocidad lineal es casi nula. Los glóbulos de grasa chocan con poca fuerza y no se produce la homogeneización con lo que las pérdidas de grasa en la leche desnatada son escasas. Por otra parte, al ser el bol completamente hermético, siempre trabaja lleno de leche, no pudiendo formarse espumas al no entrar aquella en ningún momento en contacto con el aire. Las desnatadoras herméticas no llevan colectores. La alimentación, según los distintos modelos, tiene lugar por la parte superior o por la inferior mediante una canalización abierta en el árbol del bol. La regulación de la riqueza de nata se efectúa mediante una llave que lleva el conducto de salida de la nata. Desnatadora centrifuga automática Mod. DCE-01 Destinada a separar la leche mediante un sistema

centrifugo

hermético.

componentes del bol están fabricados acero

inoxidable

de

calidad

Los en

DUPLEX,

adecuado para resistir elevados esfuerzos mecánicos y evitar la corrosión. Su diseño de doble turbina permite la separación de la nata de la leche descremada y extrae las posibles impurezas. Apta también para el desnatado de suero. (13)

Ilustración 7. Desnatadora centrifuga automática

Página 21

Batidora o amasadora: Batidora rotativa. En estos aparatos el tonel gira alrededor de su eje y no lleva ningún órgano interior. La abertura tiene todo el tamaño del tonel de modo que es muy fácil de limpiar y de airear la salida de la mantequilla se hace sin dificultad. Características específicas: Dimensiones: 780x151x1170mm Volumen del bombo: 600l Capacidad bombo: 200l Capacidad de producción de mantequilla por ciclo: 70kg Ilustración 8. Batidora rotativa

Potencia eléctrica instalada: 0,75kW.

El bombo batidor de mantequilla modelos zl, está diseñado para la producción de la mantequilla a partir de nata a una temperatura óptima de 11ºc, y con un contenido de grada del 22% al 55%. Cumple todos los requerimientos para la producción de mantequilla, calidad, higiene, facilidad de uso, seguridad. Construido en acero inoxidable

y

plásticos

técnicos

aptos

para

la

industria

alimentaria.

Se fabrica la manteca batiendo la nata en un bombo tipo horizontal. El bombo es girado mediante un motor que lo hace girar unos 30 vueltas por minuto. Una vez que la nata ha sido batida, unos rodillos montados dentro del bombo, amasan la mantequilla, al mismo tiempo la velocidad de rotación del bombo se reduce a 3 revoluciones por minuto.(14)

PASTEURIZADOR Pasteurizador de placas compacto a vapor Descripción: ‐ Tanque de lanzamiento y de limpieza de 50 litros, en acero inoxidable AISI 304. ‐ Bomba centrifuga con cubierta inoxidable

Ilustración 9. Pasteurizador de placas compacto a vapor Página 22

‐ Intercambiador de placas inox 316 con 3 secciones (recuperación, pasterización, enfriamiento) con fondos en inox 304 ‐ Tiempo de retención 30 s. ‐ Botella de retención con racores clamp para un desarmado rápido ‐ Válvula neumática de 3 vías de desvió para recirculación de la leche en caso de falta de temperatura de pasterización ‐ Grabador ‐ registrador de 2 vías ‐ una revolución = 24 h. Capacidad: 1000 à 5000 l/h Calentamiento por intercambio vapor‐agua (15) Empacadora automática de mantequilla El envasado de la mantequilla se realiza en continuo en moldeadoras-empaquetadoras automáticas. La mayoría de estas máquinas funcionan con tornillos sin fin o con pistones, que fuerzan a la mantequilla a pasar a través de una abertura, la cortan y la envasan. Los pequeños formatos destinados al Ilustración 10. Empacadora de mantequilla

mercado al detalle se presentan generalmente en forma de pastilla. Los materiales utilizados para

envolver la mantequilla también deben reunir unos requisitos: tienen que proteger eficazmente al producto frente a la luz y la oxidación, la absorción de olores extraños, las pérdidas por evaporación y el desarrollo de colores anormales. A este respecto, los mejores resultados se obtienen utilizando hojas de aluminio lacadas o forradas con papel sulfurizado o envolturas opacas. La operación se realiza sin incorporar aire en el producto y la precisión en el peso debe estar dentro de los márgenes permitidos. Las principales ventajas: 

Flexibilidad, cambio de formato de 10 a 25 kg en unos minutos



Gran precisión de la dosificación



Una muy amplia gama de capacidad: 200 kg/h hasta 12 t/h.

Página 23

Máquina envasadora automática para productos densos y viscosos, como salsas, cremas, champús y geles, pastas alimentaria, mayonesa, ketchup, productos de farmacia, etc. Envasadora automática para el envasado de líquidos tanto fluidos como de densidad media. La máquina puede envasar el producto partiendo de film en bobina y realiza la bolsa sellando, llenando (en base al tipo de dosificador que requiera el producto) y terminado la misma. Puede incorporar centrador de serigrafía e impresor de fecha y lote. Otras opciones pueden ser, impresor de transferencia térmica, para la impresión de logotipos, códigos de barra, formación de la bolsa tipo almohadilla, en tres o cuatro soldaduras, cinta de salida de bolsas, mesa giratoria de recogida de bolsas, detector de metales, cinta controladora de peso, etc. El equipo está realizado en acero inoxidable. Producción de 5-50 bolsas por minuto, según formatos y productos. (21) 3.2.4. Servicios Auxiliares. Los Servicios auxiliares en una planta, son imprescindibles y son una clave para alcanzar el buen desarrollo y los objetivos empresariales. Los servicios auxiliares se deben colocar cerca de donde se van a utilizar para optimizar el espacio de la planta y por seguridad. Entre ellos están:  Agua  Vapor de agua  Aire comprimido  Combustible  Climatización  Electricidad

Página 24

Los equipos necesarios para conseguir estos servicios son: 1. Calderas: el vapor se aprovechan para el aumento de la temperatura de la leche en la pasteurización. Las calderas más comunes para esta industria son las pirotubulares, donde la llama se forma en el tubo hogar pasando los humos por el interior

de

los

tubos

de

los

pasos

siguientes para ser conducidos a la chimenea; presentan una elevada perdida de carga en los humos. El hogar y los tubos están completamente rodeados de

Ilustración 11. Caldera Pirotubular y sus partes

agua. (16) En conjunto con este equipo se debe tomar en cuenta a. tratamiento de agua: El agua en la industria absorbe una media del 20% del consumo mundial, empleándose en tareas de refrigeración, transporte y como disolvente de una gran variedad de sustancias químicas. El agua utilizada en la fabricación de productos lácteos debe ser de la más alta calidad, debe ser completamente clara, sin olor, color ni sabor, blanda y virtualmente estéril. (17) Su ablandamiento, reducción de la conductividad y dureza es decir la reducción del contenido en calcio y magnesio, son necesarios para que no se formen depósitos

Este

de

estas

ablandamiento

sales

puede

en

las

llevarse

calderas.

a

cabo

mediante filtración, o condensación/ destilación del agua.

b. Quemadores o equipo de combustión: Necesitan que el combustible este a una presión entre 16 y 20 Ilustración 12. Sistema de Ablandamiento de Agua Página 25

bar, que ha de ser suministrada por la bomba del combustible. c. Desaireador: La función del desaireador es eliminar la posible presencia de oxígeno, ya que esta puede perjudicar el funcionamiento adecuado de la caldera.

2. Banco de Hielo: Las industrias lácteas necesitan

disponer

de

in

sistema

de

refrigeración (bancos de hielo) que representa una

partida

importante

del

presupuesto.

El proceso de formación de hielo, se realiza en un circuito cerrado, donde el refrigerante pasa del estado gaseoso a líquido aumentando Ilustración 13. Banco de Hielo para industria Láctea la presión (compresión) y desde el estado líquido al gaseoso reduciendo dicha presión (expansión). Los

principales

componentes

de

una

planta

de

enfriamiento

son:

-Evaporador. -Compresor. -Condensador. -Válvula de regulación o expansión. 4. Energía Eléctrica: se necesita de un medidor principal, fusible e interruptores de circuitos y los equipos necesarios para el suministro de electricidad a los distintos motores de las maquinas, entre estas tenemos los homogenizadores, calderas de vapor, etc. 5.

Aire

Comprimido:

Los

sistemas

de

control

automáticos

controlados

neumáticamente, éstos han demostrado ser seguros en el ambiente húmedo de las industrias

lácteas,

por

lo

que

son

utilizados

con

frecuencia.

En la planta se cuenta básicamente con: - Compresor de Aire. Utiliza el aire del medio ambiente. - Secador de aire. Reduce la humedad del aire. - Tanque pulmón. Tanque almacena aire comprimido, para luego ser distribuido por un sistema de tuberías, para el funcionamiento de las válvulas.

Página 26

Otros: - Control de las válvulas y tuberías - Control de las bombas y los ventiladores - Control de temperatura y caudales - Climatización del área de trabajo - Manejo de Chimeneas (por normativa han de estar aisladas térmicamente

- Tratamiento de las Aguas Residuales: según lo establece el Arto.31. Del Decreto 33-95 de Nicaragua (18), las descargas de aguas residuales en forma directa o indirecta a cuerpos receptores provenientes de la industria Láctea y sus Derivados, deberán cumplir con los rangos y límites máximos permisibles descritos a continuación.

Tabla 9. Parámetros que debe cumplir el efluente de las industrias lácteas

La leche, por ser un alimento rico en azucares gracias a la lactosa, la disposición final de sus efluentes como el lavado de los tanques, perdidas por empaque, por daño o mal manejo del suero, hacen que los parámetros como la Demanda Bioquímica de Oxígeno estén muy por encima de lo establecido, para esto se dispone de diversos procesos y sistemas de tratamientos, teniendo en cuenta el origen de agua residual de industria láctea, (además de aprovechar el máximo de los sueros lácticos para evitar gran parte de la contaminación que esta genera) el volumen a tratar, disponibilidad y vulnerabilidad de área y la disposición final de los efluentes, entre ellos están:

1. Tratamiento preliminar o pretratamiento: Rejas o tamices, tanques de homogenización, trampas de grasa y flotadores. Página 27

2. Tratamientos primarios: Sedimentadores primarios, tanque séptico o lagunas anaerobias. 3. Tratamientos secundarios: Filtros anaerobios, reactor UASB, lagunas facultativas y aerobias, etc. 4. Tratamientos terciarios: Procesos de nitrificación - desnitrificación, procesos de eliminación de fósforos, lagunas de macrofitas (Humedales), filtros verdes, biofiltros y sistemas de aplicación al suelo en general. Además se debe incorporar, el análisis del reuso o reciclaje de las aguas residuales tratadas y lodos para abonos en dependencia de la calidad de estos, con el objetivo de mitigar, eliminar y reducir los impactos negativos al ambiente. Una opción recomendable para una industria láctea es: un Pretratamiento + reactor UASB + Filtro Percolador. Considerando que los Reactores UASB deben ser totalmente cubiertos para un control del escape de gas, el cual deberá ser tratado, quemado o aprovechado mediante dispositivos con tecnología apropiada. (19) 3.3.

Balance de Materiales

Observación: Se realizó el ensayo a escala de laboratorio de la mantequilla para obtener los datos necesarios para el balance de materiales. Por razones de mal manejo de la temperatura y exceso de batido en la crema no hubo formación de cristalización ni granos de mantequilla, por lo que la prueba de laboratorio no resulto y este balance de materiales se ha realizado con valores de la bibliografía teóricamente fundamentados. BALANCE DE MATERIALES - PROCESAMIENTO DE CREMA DULCE 1. Consideraciones generales 1.0330 Kg/L Caudal de leche a trabajar en la planta: ρ de la leche:

4000

galones/día

Conversión de unidades para encontrar flujo másico de leche cruda galones día

4.785 litros 1 galón

1 día 24 horas

Página 28

Caudal de leche a trabajar en la planta: Flujo másico de Leche fluida cruda multiplicando con la densidad L= Usando las fórmulas ρ = m/v

797.50

Litros/hora

823.82

Kg/hora

m=v*ρ

2. Etapas de Procesamiento en la Industria a. Etapa 1. Tanque de almacenamiento de Leche cruda (enfriamiento a temperatura máxima de 4°C consideramos una pérdida del 0.01% 822.99 Kg/hora

L: Leche fluida cruda D: Leche Descremada N: Nata 40% grasa

Nomenclatura P: Pérdidas de leche e impurezas sólidas* Xg: Fracción de grasa en cada flujo C: Crema Dulce 10% grasa *1kg / 1000kg leche 1000

b. Etapa 2. Desnatadora Hermética

Balance General L=N+D+P

Ec#1

Balance por componente LXg = NXg + DXg + PXg

Ec#2

Despejando, tenemos

=

32.10 = 0.4N + 0.005D N= 80.24

¯

0.0125 D

Página 29

sustituyendo Ec#2 en Ec#1 despejamos D =

822.99

+

80.24

D= 751.32

0.9875 D +

Kg/hora

0.82

leche descremada

sustituyendo D en Ec#1 encontramos N N=

70.85 Kg/hora

nata para montar al 40%

c. etapa 3. Estandarización de la crema

Balance General C=N+D-P

Ec#1

Balance por componente CXg = NXg + DXg - PXg

Ec#2

Despejando, tenemos 0.10C = C=

28.34 283.39

+ +

0.005D 0.05 D

sustituyendo Ec#2 en Ec#1 despejamos D 0.95 D=212.61 D= C= C=

223.80 Kg/hora 283.39 + 0.05 D 294.51 Kg/hora de crema dulce estandarizada 10% grasa

Página 30

d. Etapa 4. Homogenización y Pasteurización consideramos unas pérdidas en estos dos equipos de 0.2%= d. Etapa 5. Empaque consideramos unas pérdidas en esta etapa de 2%=

293.92

288.04 Kg/hora

3. Conversiones finales Kg hora

1000 g 1 Kg

24 horas 1 día

Cantidad de Crema Neta de Producción:

6,912,990.9 grs/día

Según la demanda se harán en proporción de: 225 gr

454 gr

50

50

Presentación

%

Presentación de las bolsitas de crema: Presentación de las bolsitas de crema:

225 gr 454 gr

Unidades de Crema Neta de Producción: Unidades de Crema Neta de Producción:

15,362.2 uds de 150g 7,613.4 uds de 454g

4. Calculo del Rendimiento R= kg crema final kg leche inicial R=

x 100

34.96

en otras palabras por cada kilo de leche se obtiene :

0.35

kilos de crema

5. Suposiciones a tomar en cuenta Perdidas en color rojo Tanque de almacenamiento de Leche cruda de 0.01% En la desnatadora de leche e impurezas sólidas de 1kg por cada 1000 kg de leche cruda En la Estandarización 0.01% Página 31

En la homogenización y pasteurización 0.02% En el empacado 2% En las Todas las pérdidas se consideró una fracción de grasa del es decir, que no se pierde grasa en ninguna operación.0%

Página 32

3.4.

Presentación del Producto

PRODUCTO

PESO EN GRAMOS

ETIQUETA

150

CREMA

Pasteurizada

454

Página 33

MANTEQUILLA

100

Página 34

IV.

CONCLUSIONES

Se elaboró el procesamiento de la crema y la mantequilla desde la materia prima inicial hasta el producto terminado gracias al material bibliográfico citado, se describieron los procesos productivos y la materia prima utilizada para la elaboración de Crema y Mantequilla, identificando los parámetros de control en el proceso el cual el mayormente señalado es la pasteurización, esta etapa es la que nos garantiza la inocuidad del producto, así como el análisis inicial de la calidad de la materia prima que se está ingresando a procesar. Se realizó el balance de materiales para el proceso de elaboración de Crema y Mantequilla en el cual pudimos destacar el procesamiento de la crema dulce en sus dos respectivas presentaciones de 150g y 454g y la mantequilla igualmente dulce solo en una presentación de barra de 100g, tomando en alta consideración las pérdidas producidas en cada etapa y el porcentaje de rendimiento de los productos. Igualmente en conjunto con el balance de materiales se hizo un programa en Excel el cual es iterativo, en este se puede ingresar el volumen de leche en litros a ingresar a la planta, e inmediatamente se verá reflejado las unidades producto terminado según la presentación que se dispuso.

Página 35

V.

BIBLIOGRAFÍA

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2. GARCÍA L, OLMO V. PROCESO DE ELABORACIÓN DE LA MANTEQUILLA. Recuperado el 10/07/2015 en http://www ben.upc.es/documents/eso/aliments/HTML/aceites-6.html 3. MIFIC. (2004) NORMAS PARA LAS NATAS O CREMAS.pdf Recuperado el 11/07/2015 en http://www.foodproductenvision.com/index.php/docs/category/2lacteos?download=121:normas-para-las-natas-o-cremas

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